一种蛋白质制造技术

构建了一种利用抗金抗体和作为抗金抗体一部分的金结合侧面的蛋白质。该蛋白质能够与金特异性结合。该蛋白质或含有该蛋白质的复合蛋白能够用于检测靶物质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金结合蛋白，含有该金结合蛋白的复合蛋白，和其在检测其靶物质中 的应用。
技术介绍
随着最近半导体微加工技术的进展，通过使设备小型化使得半导体工业显著发 展。以光刻法为代表的微加工技术最近已经达到了几百纳米的精加工精度。上述技术使用 的材料和设备能够有效地用于许多方面，并且预期用于光通信、电通信等以及生物技术和 能量等许多领域。但是，当考虑在100纳米或更小的规格上加工作为现有微加工技术的扩 展时，除技术挑战以外，工业应用还面临许多挑战，包括与加工有关的时间和费用。随着适 用领域的增多，强烈需要制造精细结构的新技术作为以上技术的替代。在此情况下，已经利用产生在原子或分子水平上控制的所需结构和性质的自下而 上方法代替常规自上而下加工技术对新材料积极进行了研究和开发。生产精细结构的自下 而上技术的例子包括其中在金属表面上控制分子排列的分子装置的研发，并且已经研究了 利用物质自装配的方法的应用作为一种这样的分子排列控制技术。该研究的最近的一个例 子是，Lindsay等(Science，300 :p. 1413,2003)利用自装配单层检测了分子转换功能，在该 单层中在其各自分子末端具有硫醇基的链烷硫醇和链烷二硫醇定位在金基板上。众所周知，以核酸和蛋白质为代表的生物分子在原子水平控制下构建为精确的结 构而发挥其功能。这些生物分子的性质的应用也已经研究，以将这些生物分子应用于多种 装置，在该装置中生物分子排列在金属、金属氧化物或半导体基板上。生产基板上排列有生 物分子的精细结构的技术对于开发这种装置的第一步是至关重要的。例如，当考虑在金基 板上固定脱氧核糖核酸(DNA)或在上面固定具有各种功能的具有氨基酸序列的肽时，普遍 地知道能够化学合成该DNA或肽，并且用硫醇基(-SH)化学修饰这些物质的末端，从而利用 S-Au表面吸附将这些物质设置在金基板上。利用这个事实，已经对在金上固定有DNA或肽 的实验系统及其向装置的转化进行了研究。另一方面，作为酶、抗体等起作用的蛋白质具有高分子量。因此，化学合成这些具 有高分子量的化合物以形成高级结构而同时保持发挥其功能的能力是非常困难的。尽管当 前进行了许多研究，但事实是同时具有高级结构和所需功能的功能性蛋白质在大多数情况 下仍然未能合成(Science，302 :p. 1364,2003)。当功能性蛋白质被固定在基板材料上时， 与基板的结合通常如下进行用以硅烷偶联剂为代表的多种表面处理剂处理该基板，向该 蛋白质中引入能够与经受表面处理的该基板的表面结合的官能团(Pr0te0miCS，3 :p. 254， 2003)。然而已经指出，这种将反应性官能团引入功能性蛋白质中通常通过化学修饰进行， 并且非选择性地确定引入位点。因此，该功能性蛋白质以功能性较低的形状被固定在基板上，并且可能由于该功能性蛋白质的功能表达位点的修饰而使最终活性降低。也可以通过基因工程方法向蛋白质中引入结合位点以产生融合蛋白。作为一个例 子，已知这样一种方法，其中通过基因工程将所有位点或已知与低分子化合物生物素结合 的(链霉)亲和素的生物素结合位点引入所需蛋白质的N-或C-末端，然后该所需蛋白质 表达为融合蛋白，随后通过排列在所需基板表面上的生物素固定。另外，最近公开了另一技术。在该技术中，由5个或更多氨基酸组成的肽能够与用 于固定的基板材料结合。该肽可以与所需蛋白质融合产生融合蛋白，从而在基板上结合并 固定所需蛋白质。Belcher等披露了一种通过噬菌体展示方法由12个氨基酸组成的肽，该 肽能够特异性识别含有GaAs的某些晶体表面(Nature，405 :p. 665，2000)，从而产生了利用 生物材料自装配的能力研究装置的新的可能性。另外，Belcher等公开了用于其他半导体 (PbS, CdS)的由7-14个氨基酸组成的肽的氨基酸序列(W0 03/029431)。Brown等披露了 具有重复结构的肽的一些例子，该结构具有由14个残基组成的氨基酸序列的单元，显示金 亲和力(Nature Biotechnology，15 :ρ· 269，1997)。迄今通过上述噬菌体展示方法已经获 得了具有对金属(Au、Pt、Pd、Ag)、金属氧化物(Si02、ZnO、Cr203、Fe2O3)或半导体的亲和力 的许多其他肽。通过对基板材料具有亲和力的这种肽将需要的生物分子固定在基板上，由于生物 分子之间或与不同基板之间的相互作用，也可以以自装配方式构建循环地具有所需功能和 形状的结构。例如，Belcher等披露了一种技术，其中展示与ZnS颗粒结合的ZnS-亲和性 肽的M13噬菌体通过自装配排列，从而产生液晶样膜(Science，296 =892,2002)。另外，一些实例显示通过如上所述的基因工程产生了与基板结合位点融合的所需 功能性蛋白质，从而使该功能性蛋白质可以固定在基板上功能性位点之外的所需位点。但 是，当对基板材料具有亲和力的肽直接或通过由几个氨基酸组成的接头连接到功能性蛋白 质末端，然后与固相(例如基板)结合而实现蛋白质固定时，该功能性蛋白质的活性位点 (例如构成抗体的抗原结合位点的几个氨基酸残基)靠近基板并且与基板表面发生某些相 互作用(例如静电作用)，引起结构改变等，导致可能不能充分发挥所需功能。甚至当接头 设计为更长时，在分子运动方面具有高自由度的作为接头的肽仍然可能排列靠近功能性位 点，其功能可能受到抑制。由于上述问题，本专利技术人具有了一个想法，即上面固定有功能性聚合材料包括功 能性蛋白质接头的基板结合位点需要具有功能性部分(支架)作为与基板保持一定距离而 不抑制所固定的蛋白质的所需活性的间隔区，以及与基板结合的位点。作为具有这种支架的分子识别分子，最众所周知的是抗体。抗体是在自身防御机 制中起作用的一类蛋白质，其特异性识别并结合侵入动物体液中的外源物质表面上的多种 结构，这些外源物质然后被免疫系统解毒。抗体的多样性(用于结合多种外源物质的具有 不同氨基酸序列的抗体数)据估计为每只动物有IO7至IO8个不同种类。其结构是由具有 两个长链和两个短链的多肽链形成的，长多肽链(重链)和短多肽链(轻链)分别被称为 重链和轻链。这些重链和轻链各自具有可变区和恒定区。轻链是由一个可变区(VL)和一个 恒定区(CL)的两个结构域组成的多肽链，而重链是由一个可变区(VH)和三个恒定区 (CH1-CH3)的四个结构域组成的多肽链。上述每个结构域具有由大约110个氨基酸组成的圆柱形结构，并且形成反向平行排列的β片层的层结构，这种层结构通过一个SS键结合， 形成高度稳定的结构。而且，众所周知，抗体与多种抗原种的结合是由上述每个可变区(VH 或VL)的三个互补决定区(CDR)中氨基酸序列的多样性引起的。CDR，三个为VH的，三个为 VL的，被构架区分开排列，并且识别目标识别位点中官能团的空间结构，从而允许高特异性 的分子识别。上述CDR的多样性归因于当骨髓干细胞分化为作为抗体产生细胞的B淋巴细胞时 在抗体基因座中发生的DNA重排。众所周知，重链中由VH、D和JH基因片段组成的部分，和 轻链中由νλ或Vk和JX或!^基因片段组成的部分，经历DNA重排，从而产生抗体。这 种DNA重排在每个B细胞中独立地发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质，所述蛋白质包含第一结构域和第二结构域，　　其中所述第一结构域包含抗体重链可变区（ＶＨ）或抗体轻链可变区（ＶＬ），　　其中所述抗体重链可变区（ＶＨ）或抗体轻链可变区（ＶＬ）包含与金特异结合的区，所述蛋白质满足Ｋ↓［Ｄ］＝３．０×１０↑［－７］Ｍ以下，和　　其中所述第二结构域包含与靶物质特异结合的区。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-31 2004-108388一种蛋白质，所述蛋白质包含第一结构域和第二结构域，其中所述第一结构域包含抗体重链可变区(VH)或抗体轻链可变区(VL)，其中所述抗体重链可变区(VH)或抗体轻链可变区(VL)包含与金特异结合的区，所述蛋白质满足KD＝3.0×10 7M以下，和其中所述第二结构域包含与靶物质特异结合的区。2.根据权利要求1所述的蛋白质，其中所述第二结构域是抗体重链可变区(VH)或抗体 轻链可变区(VL)。3.根据权利要求1所述的蛋白质，其中所述第二结构域是抗体重链可变区(VH)，所述 蛋白质进一步包含第四结构域，所述第四结构域是抗体轻链可变区(VL)且所述第四结构 域与所述第二结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐塚秀则，今村刚士，熊谷泉，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]